一种松土机器人的制作方法

本实用新型涉及农作物松土使用的机器人改进技术领域，尤其涉及一种松土机器人。

背景技术：

我国是蔬菜消费大国，温室大棚生产的蔬菜在我国的蔬菜产量中占有很大比重。温室种植具有温度可调，不受天气影响，种植蔬菜多样性的特点。但是温室大棚一般为了减少生产成本，都会尽量扩大蔬菜种植面积，导致耕作人员在里面的活动范围较小，农业作业不方便。

由于温室大棚的全年农作物生产量大，温室土壤施肥量多，土壤容易板结，所以为温室大棚提供便于松土的装置是亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的在于提供一种松土机器人，针对此种情况，以解决现有技术中不方便松土的问题，对于温室大棚的松土作业，提高农业生产效率。具体技术方案如下：

为达到上述目的，本实用新型实施例提供了一种松土机器人，包括：

机架；

滚动装置，设置于所述机架的底部，以带动所述机架行走；

松土装置，其数量为多个，设置于所述机架的底部，以在所述松土装置工作时对所述机架底部的土壤进行松土作业；

第一驱动装置，与所述滚动装置驱动相连；

第二驱动装置，与所述松土装置驱动相连；

控制系统，与所述第一驱动装置和第二驱动装置相连，以实现对所述第一驱动装置和所述第二驱动装置的驱动信号控制。

一种实现方式中，所述机架的主体为立方体，所述滚动装置为四个设置于所述机架底部的车轮，且每一个车轮与所述第一驱动装置相连，以接收所述第一驱动装置提供的驱动力。

一种实现方式中，所述松土装置包括：连接孔、多个铲斗，每一个铲斗的一端连接至所述连接孔，另一端向远离所述连接孔延伸，且每一个铲斗结构相同，且所述多个铲斗相对于所述连接孔所在的轴做旋转运动。

一种实现方式中，所述铲斗包括：第一长方形、第二长方形、第一三角形、第二三角形；

所述第一长方形的一端与所述连接孔相连，所述第一长方形的另一端与所述第二长方形的一端相连，且所述第一长方形和所述第二长方形所在的面组成钝角；

所述第一三角形的一边与所述第一长方形的一个长边相连，所述第一三角形的另一边与所述第二长方形的第一边相连；

所述第二三角形的一边与所述第一长方形的另一个长边相连，所述第二三角形的另一边与所述第二长方形的第二边相连；所述第一边与所述第二边长为相对的长边或者短边；

且所述第一三角形与所述第二三角形所在的面平行。

一种实现方式中，所述第二长方形上设置有多个通孔。

一种实现方式中，还包括超声波模块，所述超声波设置于所述机架的前端和后端，所述超声波与所述控制系统相连。

一种实现方式中，所述铲斗的数量为四个，且均匀设置在所述连接孔上。

一种实现方式中，所述机架上设置有横轴，所述多个松土装置通过所述连接孔贯穿所述横轴，所述横轴的一端固定于所述机架上，所述横轴的另一端与所述第二驱动装置相连。

一种实现方式中，还包括竖直连杆，所述竖直连杆的一端通过滚珠轴承与所述横轴相连，另一端向所述机架的上部延伸。

一种实现方式中，所述第一驱动装置和所述第二驱动装置均为电机。

一种实现方式中，所述机架的上部设置有控制盒，所述控制盒内容纳有电池和单片机，以用于驱动控制系统；

所述控制系统包括：单片机、编码器和减速器；所述编码器与所述减速器分别与所述单片机相连，以通过所述编码器检测电机转速，以及通过所述减速器控制电机起停。

应用本实用新型提供的农作物尺寸自动自动测量系统，实现：

1、保证了机器人可以在温室大棚内高效松土，解决了人工在大棚内作业的不便，而且成本较低。

2、采用超声波传感器和编码器。超声波传感器检测机器人到温室大棚的棚壁距离，控制机器人来回作业。编码器对机器人车轮进行转速检测，通过控制机器人车轮转速，保证机器人在行进过程中行走的为直线，实现机器人路线的控制；

3、车架的横向转轴用于安装松土铲，竖直连杆用于固定横向转轴，减少松土铲由于铲土时受到泥土的反向作用力而引起的车身振动。

4、松土铲采用金属材料，松土铲角度与人用锄头铲土得角度相近，松土铲上有小孔设计，可以将铲起来得土壤颗粒通过小孔掉落到地面上，避免出现把泥土铲飞的情况。

附图说明

图1是本实用新型实施例中松土机器人的一种结构图；

图2是本实用新型实施例中松土机器人铲斗的一种结构图；

图3是本实用新型实施例中松土机器人的一种连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1和图2所示，本实用新型提供的一种松土机器人，包括：

机架11，具体如图1所示机架11的主体为立方体结构。

滚动装置12，设置于机架11的底部，以带动机架行走；本实用新型中，滚动装置12为四个设置于机架底部的车轮，且每一个车轮与第一驱动装置14相连，以接收第一驱动装置提供的驱动力，具体的，第一驱动装置14为电机。如图1中所示，每一个车轮对应一个电机，所以四个车轮就对应四个电机，以通过对应的电机驱动该车轮的转动。实现对机架整体的行走控制。

松土装置13，其数量为多个，设置于机架11的底部，以在松土装置13工作时对机架11底部的土壤进行松土作业；可以理解的是，松土装置13随着机架11而移动，在移动过程中(可以是静态也可以是动态)松土装置13在作业时，能够对机架11底部的土壤进行掘土，也就是实现了松土。可以理解的是，知道松土装置13通过掘土结构，例如铲子、铲斗等结构的中心移动点至地面的长度小于该结构的固定点到定点的距离(例如铲子的固定端到移动端，或者是铲斗的固定端到移动端)则能够实现该结构对机架11底部的泥土施加挖掘力，从而实现松土。且多个铲斗相对于连接孔所在的轴做旋转运动，从而实现不停的旋转掘土，以实现松土。

第一驱动装置14，与滚动装置12驱动相连；第一驱动装置14和第二驱动装置15均为电机。第二驱动装置15，与松土装置13驱动相连。

具体的，采用的电池采用24v大容量可充电锂电池，标准电压24v，标准持续电流4a，电池容量为12000mah，可在-10摄氏度到65摄氏度的环境中正常供电。电池通过并联给电机供电，通过松土机器人的各个部件进行供电，例如为电机进行供电。

电机采用24v永磁直流大扭力减速电机，额定电流为3.8a。驱动机器人选用转速为30r/min、扭力为20kg/cm的电机。

控制系统，与第一驱动装置14相连，以实现对第一驱动装置14的驱动信号控制。本实用新型中通过控制系统对第一驱动装置14和第二驱动装置15发送驱动信号，以实现控制电机转动的目的，从而实现控制机架11的移动和松土装置13的作业。

一种实现方式中，松土装置13包括：连接孔131、多个铲斗132，每一个铲斗132的一端连接至连接孔131，另一端向远离连接孔131延伸，且每一个铲斗132结构相同。且多个铲斗132相对于连接孔所在的轴做旋转运动。具体实现中，机架11上设置有横轴133，多个松土装置13通过连接孔131贯穿横轴133，横轴133的一端通过滚珠轴承固定在机架上，横轴的另一端与第二驱动装置15相连。

具体的，第二驱动装置可以选用转速为60r/min、扭力为40kg/cm的电机，。通过电机带动横轴133的旋转，从而带动其上的松土装置13的转动，也就是带动多个铲斗132相对于连接孔所在的水平线(也就是横轴133,或者是与横轴133平行的线)进行转动，从而实现松土。

横轴133中间由滚珠轴承连接到竖直连杆134，保证横133轴转动的稳定性。

一种实现方式中，铲斗132包括：第一长方形1321、第二长方形1322、第一三角形1323、第二三角形1323；第一长方形1321的一端与连接孔131相连，第一长方形1321的另一端与第二长方形1322的一端相连，且第一长方形1321和第二长方形1322所在的面组成钝角；第一三角形1323的一边与第一长方形1321的一个长边相连，第一三角形1323的另一边与第二长方形1322的第一边相连；第二三角形1323的一边与第一长方形1321的另一个长边相连，第二三角形1323的另一边与第二长方形1322的第二边相连；第一边与第二边长为相对的长边或者短边；且第一三角形1323与第二三角形1323所在的面平行。

在转动过程中，通过第一长方形1321传递旋转力值第二长方形1322，第二长方形1322不停的转动，以插入土壤并对土壤施加旋转的力，实现掘土，为了进新一步提高对土壤施加的转动力，通过第一三角形1323和第二三角形1324形成三面对土的施加力，通过增加土壤的受力面增加对土的掘动力。

一种实现方式中，第二长方形1322上设置有多个通孔1325。通过设置的多个通孔1325，保证将土壤颗粒挖起来后可以掉在地面上，不会出现将土壤铲飞得情况。

一种实现方式中，铲斗132的数量为四个，且均匀设置在连接孔131上。

一种实现方式中，机架的上部设置有控制盒16，控制盒16内容纳有电池、以及单片机；控制系统包括：单片机、编码器和减速器；编码器与减速器分别与单片机相连，以通过编码器检测电机转速，以及通过减速器控制电机起停。

如图3所示，编码器为编码器1、编码器2、编码器3、编码器4；每一个编码器分别与电机对应，每一个车轮对应一个车轮电机的话，那么车轮电机分别为：车轮电机1、车轮电机2、车轮电机3、车轮电机4.

具体的，可以在车架最上端安装控制盒16，盒内装有单片机、电池以及电机驱动设备。车架上端前后安装由超声波，例如超声波1和超声波2分别设于前方和后方，对机器人在大棚内行走的前后距离进行测距，当机器人行走到大棚前后端离棚壁较近时，超声波测到距离并将信号发送到单片机，机器人则开始返回。机器人在田垄上来回作业，根据种植土壤需求选择来回控制来回作业次数。

单片机采用stm32f407vet6，单片机与超声波传感器和编码器相连接，接收传感器的检测信号。单片机与电机驱动模块相连接，检测到传感器的返回信号后，对电机驱动模块输出信号，控制电机的运行状态，进而控制机器人的运动。

传感器采用超声波传感器和编码器。超声波传感器检测机器人到温室大棚的棚壁距离，控制机器人来回作业。编码器对机器人车轮进行转速检测，通过pid算法控制机器人车轮转速，保证机器人在行进过程中行走的为直线。该部分为现有技术，本实用新型不对软件处理过程进行细化，以采用现有方案进行实现即可。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

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